لوله های مبدل حرارتی: راهنمای انتخاب مواد، درجه و اندازه

لوله های مبدل حرارتی  لوله های جدار نازکی هستند که بسته نرم افزاری مبدل حرارتی پوسته و لوله، کندانسور، اواپراتور یا بخاری آب تغذیه را تشکیل می دهند - سطحی که گرما از آن بین دو سیال عبور می کند. انتخاب لوله تعادلی از سه چیز به طور همزمان است: رسانایی حرارتی، مقاومت مکانیکی در دما، و مقاومت در برابر خوردگی برای  هر دو  سیال سمت لوله و سیال سمت پوسته. مواد را اشتباه بگیرید و بسته نرم افزاری نشت می کند. دیوار یا تلورانس اشتباه گرفته شود و در ورق لوله آب بندی نشود.

لوله های فولادی ZC (شرکت فولاد ZHENCHENG، آموزشی ویبولیتین) یک تولید کننده چینی است که لوله های مبدل حرارتی و کندانسور سفارشی را در طیف مواد کامل - فولاد کربنی، آلیاژ Cr-Mo، آستنیتی و دوبلکس زنگ نزن، مس نیکل، آلیاژ نیکل و تیتانیوم - به ASTM، DIN، JISEN، و DIN. این راهنما استانداردهای حاکم، خواص مکانیکی تایید شده توسط ASME را برای گریدهای فولادی، محدوده ابعادی، و منطق انتخاب مواد روشن برای نیرو، پالایشگاه، پتروشیمی، تهویه مطبوع و وظیفه دریایی ارائه می دهد.

مطالب

1. لوله های مبدل حرارتی چیست؟

2. خانواده مواد لوله

3. استانداردها و خواص مکانیکی تایید شده

4. اندازه ها، ضخامت دیوار و تحمل ها

5. تنظیمات لوله و اتصالات لوله

6. انتخاب مواد توسط سرویس

7. نحوه تعیین لوله های مبدل حرارتی (چک لیست PO)

8. سوالات متداول

1. لوله های مبدل حرارتی چیست؟

یک لوله مبدل حرارتی یک سیال را از طریق سوراخ خود حمل می کند در حالی که سیال دوم در سطح بیرونی آن در پوسته جریان دارد. گرما از طریق دیواره لوله منتقل می شود، بنابراین لوله سطح کار کل واحد است. از آنجایی که می‌تواند صدها یا هزاران لوله در یک بسته وجود داشته باشد، هر یک از آنها منبسط شده یا در یک صفحه لوله در دو انتها جوش داده می‌شوند، سازگاری OD، دیواره و صافی به اندازه درجه اهمیت دارد.

تعریف - مبدل حرارتی / لوله کندانسور یک لوله بدون درز یا جوشی با جدار نازک که در مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله، کندانسورها، اواپراتورها و بخاری‌های آب تغذیه برای انتقال حرارت بین دو سیال استفاده می‌شود. بر اساس استانداردهای خاص لوله (مانند ASTM A179، A213، A249، B111، B338) - نه با استانداردهای لوله - زیرا پذیرش بر اساس کنترل دیوار، پرداخت سطح و یکپارچگی اتصال ورق لوله به جای مهار فشار خط ساخته شده است.

این تمایز لوله در مقابل لوله رایج ترین خطای مشخصات در تهیه مبدل حرارتی است و بقیه این راهنما را هدایت می کند.

2. خانواده مواد لوله

ZC پنج خانواده مواد را برای وظیفه مبدل حرارتی تامین می کند. خانواده مناسب ابتدا توسط محیط خوردگی و دما ثابت می شود، سپس توسط هزینه و رسانایی محدود می شود.

کربن و فولاد C-Mo

مشخصات:  A179، A192، A210، A214

کاربرد:  بویلر، آب تغذیه، خنک کننده روغن

حد:  سیالات غیر خورنده

فولاد آلیاژی Cr-Mo

مشخصات:  A213 T11 / T12 / T22 / T91

استفاده:  سوپرهیتر، HX با دمای بالا

حد:  خزش با دمای بالا

ضد زنگ / دوبلکس

مشخصات:  A213 / A249; 2205

درجات:  TP304/L، TP316/L

استفاده:  اسیدها، کلریدها، بهداشتی

مس / مس - نیکل

مشخصات:  ASTM B111

درجات:  90/10، 70/30 Cu-Ni

استفاده:  HVAC، کندانسورهای دریایی

آلیاژ نیکل

درجات:  Inconel 600/625

همچنین:  Hastelloy C276، Monel 400

استفاده:  خوردگی / گرما شدید

تیتانیوم

نمرات:  Gr.2، Gr.5 (B338)

کاربرد:  آب دریا، نمک زدایی

قدرت:  سبک، ضد کلرید

3. استانداردها و خواص مکانیکی تایید شده

جدول زیر حداقل خواص مکانیکی استاندارد لوله حاکم و بخش II-A ASME را برای گریدهای کربن و فولاد آلیاژی نشان می دهد. مقادیر از مشخصات ASME BPVC II-A گرفته شده است، تخمین زده نشده است.

منبع: ASME BPVC بخش II-A (SA-179, SA-192, SA-210, SA-214, SA-213). A179 و A214 هیچ آزمایش کششی اجباری در بدنه استاندارد ندارند و از نظر سختی پذیرفته می شوند. ارقام کششی نشان داده شده برای A179/A192 مقادیر طراحی از یادداشت های توضیحی هستند.

بحرانی - T91 یک درجه ضد زنگ نیست.  ASTM A213 لوله‌های فریتی و آستنیتی را پوشش می‌دهد و T91 (9Cr-1Mo-V) در خانواده  فریتی-مارتنزیتی قرار می‌گیرد  ، نه خانواده ضد زنگ آستنیتی. T91 را با TP304 / TP316 در جدول خوردگی یا روش جوشکاری گروه بندی نکنید. مقاومت خزشی آن در دمای بالا عالی است، اما رفتار خوردگی و جوش پذیری آن (پیش گرما، PWHT) کاملاً با ضد زنگ آستنیتی متفاوت است.

برای لوله های مبدل حرارتی ضد زنگ آستنیتی، استانداردهای صحیح  ASTM A213 (بدون درز)  و  ASTM A249 (جوش داده شده)  در گریدهای TP304/304L و TP316/316L هستند. بسته‌های دوبلکس از 2205 (UNS S31803/S32205) استفاده می‌کنند. لوله های کندانسور آلیاژ مس از ASTM B111 و لوله های تیتانیوم از ASTM B338 پیروی می کنند. حداقل های مکانیکی دقیق را برای این گریدهای غیر فولادی در برابر استانداردهای قابل اجرا و کد طراحی خود تأیید کنید.

یادداشت تدارکات - 'A312' در استعلام مبدل حرارتی یک پرچم قرمز است.  ASTM A312 یک مشخصات  لوله ضد زنگ است  . این نام‌های درجه TP304/TP316 را به اشتراک می‌گذارد، بنابراین کپی کردن اشتباهی در استعلام لوله آسان است - اما یک لوله مبدل حرارتی باید به A213 (بدون درز) یا A249 (جوش داده شده) سفارش داده شود، که نیازهای ابعادی، مسطح، شعله‌ور شدن و جریان گردابی خاص لوله را دارد. استاندارد لوله را مشخص کنید و محصول مناسب به دنبال آن است.

نمرات کربن و Cr-Mo در اینجا به شدت با عمل لوله دیگ همپوشانی دارند. برای جزئیات درجه حرارت و درجه در A192 / A210 / A213، به ما مراجعه کنید راهنمای درجه های لوله دیگ بخار → و برای خانواده ضد زنگ، لوله بدون درز آستنیتی توضیح داده شده →

4. اندازه، ضخامت دیوار و تحمل

لوله مبدل حرارتی از نظر ابعادی بسیار محکم تر از لوله خط کنترل می شود، زیرا ضریب فیلم سمت لوله و انبساط صفحه لوله هر دو به OD و دیوار ثابت بستگی دارد. محدوده استاندارد ZC در زیر آمده است. اندازه های سفارشی به سفارش ساخته می شوند.

بینش مهندسی - دیوار متوسط ​​در مقابل حداقل دیوار قیمت و طراحی را تغییر می دهد.  لوله را می توان با تحمل دیوار متوسط ​​یا حداقل دیوار سفارش داد. حداقل دیوار نازک ترین نقطه را تضمین می کند اما هزینه بیشتری دارد و به طور متوسط ​​سنگین تر است. دیوار متوسط ​​سبک‌تر و ارزان‌تر است، اما لکه‌های نازکی را در محدوده تحمل ایجاد می‌کند. طراحی فشار و محاسبات نازک‌سازی U-bend باید از مبنایی استفاده کند که واقعاً سفارش داده‌اید - به جای اینکه آن را به حالت پیش‌فرض آسیاب بسپارید، صریحاً بیان کنید.

5. پیکربندی لوله و اتصالات لوله

فراتر از درجه و اندازه، سه گزینه پیکربندی یک نظم لوله را شکل می دهند: هندسه بسته نرم افزاری، پایان لوله، و اینکه سطح صاف یا باله دار باشد.

محدوده استاندارد ZC OD/دیوار محکمتر و پایه دیوار متوسط ​​در مقابل دیوار حداقل باید بر اساس ترتیب مطابقت با طراحی مبدل مشخص شود.

انتهای لوله برای یکپارچگی بیشتر با انبساط غلتکی، با جوشکاری یا توسط هر دو (ببعد و جوش داده شده) به ورق لوله متصل می شود. U-bends نازک شدن دیوار را در شعاع بیرونی ایجاد می کند و ممکن است نیاز به کاهش تنش در درجات خاص داشته باشد، بنابراین برنامه U-tube باید با ترتیب بیان شود. برای جوش لوله به ورق لوله و زمینه اتصال گسترده تر، نگاه کنید به نمای کلی انواع اتصال →

نقطه مهندسی بحرانی - خوردگی سمت لوله و پوسته دو مشکل متفاوت هستند.  یک لوله می تواند از داخل عبور کند و در خارج از کار بیفتد. آب خنک در داخل یک لوله ضد زنگ آستنیتی ممکن است باعث ترک خوردگی تنش کلرید از سوراخ شود، در حالی که همان بسته نرم افزاری در سمت پوسته خوب است. همیشه خورندگی  هر دو سیال را در دمای عملیاتی ارزیابی کنید. قبل از تثبیت مواد لوله،

6. انتخاب مواد توسط سرویس

مسیر تصمیم گیری زیر، متداول ترین محیط های خدماتی را به یک ماده لوله آغازین ترسیم می کند. انتخاب نهایی باید در برابر برگه داده فرآیند، کد طراحی و هر دو شیمی سیال تایید شود.

فقط انتخاب نقطه شروع فشارهای جزئی، محتوای کلرید، دما و سرعت را برای کار واقعی تأیید کنید.

7. نحوه تعیین لوله های مبدل حرارتی (چک لیست PO)

بینش مهندسی - لوله مبدل حرارتی PO ضروری است

• استاندارد و درجه لوله:  به عنوان مثال ASTM A213 TP316L (بدون درز) - نه مشخصات لوله.

• OD & wall:  با پایه تحمل (دیوار متوسط ​​در مقابل دیوار حداقل).

• طول و فرم:  مستقیم یا لوله U (با شعاع خم / حد نازک شدن).

• عملیات حرارتی / شرایط:  بازپخت، درمان با محلول. PWHT برای گریدهای آلیاژی.

• سطح و تمیزی:  ترشی، بازپخت روشن، پرداخت ID/OD.

• NDT:  آزمایش‌های جریان گردابی (ET)، اولتراسونیک (UT)، آزمایش‌های هیدرواستاتیک، شعله‌ور شدن/فلت کردن.

• گواهینامه ها:  PMI، EN 10204 3.1/3.2 MTR، قابلیت ردیابی کامل.

ZC به‌عنوان یک تولیدکننده سفارشی، لوله‌ها را در برگه داده مبدل شما تولید می‌کند - درجه خاص، پایه تحمل، طول و زمانبندی U-bend - به جای اینکه کار را مجبور به انبار کند. مشاهده کنید صفحه محصول لوله های مبدل حرارتی → یا ما بدون درز ضد زنگ →  و ضد زنگ جوش داده شده →  محدوده.

8. سوالات متداول

لوله های مبدل حرارتی از چه موادی ساخته شده اند؟

لوله های مبدل حرارتی از فولاد کربنی (ASTM A179، A192، A214)، فولاد آلیاژی Cr-Mo (A213 T11/T22)، فولاد زنگ نزن آستنیتی و دوبلکس (A213 بدون درز / A249 جوش داده شده، گریدهای TP304/304L، 21 copper-304، TP304/304L، 21 copper- و TP316) ساخته شده اند. آلیاژهای (ASTM B111، 90/10 و 70/30 Cu-Ni)، آلیاژهای نیکل (Inconel، Hastelloy، Monel) و تیتانیوم (Gr.2، Gr.5). مواد با دمای کار، فشار و خورندگی سیال سمت لوله و سیال سمت پوسته انتخاب می شود.

تفاوت بین لوله های ASTM A179 و A192 چیست؟

A179 یک لوله فولادی کم کربن بدون درز سرد برای مبدل های حرارتی و کندانسورها در خدمات فشار پایین تر است. تست کشش اجباری ندارد و در سختی (72 HRBW حداکثر) پذیرفته می شود. A192 یک لوله دیگ فولاد کربن بدون درز برای خدمات فشار بالا، با حداکثر سیلیکون کنترل شده 0.25٪ و محدودیت سختی 137 HBW است. هر دو حداقل ارزش طراحی 47 ksi (325 مگاپاسکال) کششی و 26 ksi (180 مگاپاسکال) را به اشتراک می گذارند.

تفاوت بین ASTM A213 و A249 چیست؟

A213 دیگ بدون درز فولاد آلیاژی فریتی و آستنیتی، سوپرهیتر و لوله های مبدل حرارتی را پوشش می دهد. A249 معادل جوش داده شده را در ضد زنگ آستنیتی پوشش می دهد. برای لوله های مبدل حرارتی ضد زنگ، A213 مسیر بدون درز و A249 مسیر جوش داده شده است. توجه داشته باشید که A312 یک مشخصات لوله است، نه مشخصات لوله درست، حتی اگر دارای مشخصات TP304/TP316 باشد.

لوله های مبدل حرارتی در چه اندازه هایی هستند؟

قطر خارجی لوله مبدل حرارتی معمولی از حدود 6 میلی متر تا 50 میلی متر برای لوله بدون درز و تا حدود 150 میلی متر برای لوله جوش داده شده، با ضخامت دیواره از 0.5 میلی متر تا 10 میلی متر و طول از 1 متر تا 12 متر است. دیواره‌های نازک و تلورانس‌های OD/دیواره معمولی هستند زیرا انتقال حرارت از سمت لوله و انبساط لوله به ورق لوله هر دو به کنترل ابعادی بستگی دارند.

کدام ماده لوله مبدل حرارتی برای کندانسورهای آب دریا و دریایی بهتر است؟

برای آب دریا و کندانسور دریایی، گزینه های معمول آلیاژهای مس نیکل (90/10 یا 70/30 Cu-Ni) برای هدایت حرارتی خوب و مقاومت در برابر رسوب زیستی، یا تیتانیوم درجه 2 است که در آن حفره کلرید و خوردگی فرسایش شدید است. فولاد کربن استاندارد و ضد زنگ 304 به دلیل حمله کلرید به طور کلی برای آب خام دریا نامناسب هستند.

آیا لوله های مبدل حرارتی بدون درز هستند یا جوش داده شده اند؟

هر دو استفاده می شود. لوله بدون درز (A179، A192، A213) برای خدمات با فشار و دمای بالاتر ترجیح داده می شود و از درز جوش جلوگیری می کند. لوله جوشی (فولاد کربنی A214، ضد زنگ A249) برای بسته‌های بزرگ در سرویس‌های فشار پایین‌تر مقرون به صرفه است و با منطقه جوش کاملاً عملیات حرارتی و آزمایش شده عرضه می‌شود. انتخاب بستگی به فشار، دما، سیال و بودجه دارد.

منبع لوله مبدل حرارتی از لوله فولادی ZC

ZHENCHENG Steel Co., Ltd. (ZC Steel Pipe) مبدل حرارتی و لوله های کندانسور سفارشی را به ASTM، ASME، EN، DIN، JIS و GB تولید می کند - فولاد کربنی (A179/A192/A210/A214)، آلیاژ Cr-Mo (A219T/A212T) ضد زنگ (A213/A249، 2205)، مس نیکل، آلیاژ نیکل و تیتانیوم. QC دقیق: تجزیه و تحلیل شیمیایی، آزمایش مکانیکی و هیدرواستاتیک، NDT جریان گردابی و اولتراسونیک و PMI. پروژه های ارائه شده در سراسر آفریقا، خاورمیانه و آمریکای جنوبی.

ایمیل: مندی w@zcsteelpipe.com   | واتس اپ: +86-139-1579-1813

→ درخواست یک نقل قول

مرتبط: لوله مبدل حرارتی (محصول)  · درجات لوله دیگ بخار  · آستنیتی بدون درز ضد زنگ  · لوله ضد زنگ بدون درز  · لوله ضد زنگ جوش داده شده